探究自由落体运动教案及课后反思

广东深圳实验学校 吴立刚

【课标要求】

1.通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。

2.经历匀变速直线运动的实验研究过程，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。

【教材分析】

本课选自粤教版普通高中课程标准实验教科书《物理（必修 1）》第二章《探究匀变速直线运动规律》第一节《探究自由落体运动》。落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。

【学情分析】

在前面的教学中，学生已经初步掌握了直线运动的相关概念，通过调整教学进度，从第一章《运动的描述》的第六节《用图像描述直线运动》直接过渡到第二章，学生学习了匀变速直线运动规律且应用练习了一段时间，已经学会使用打点计时器研究匀变速直线运动，同时对物理中的理想模型和研究思维有了一定的了解。因此，本节除了按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动，还可以通过实验引出自由落体运动的本质及归纳出规律。本节课后，通过复习巩固使学生进入习题应用阶段。

【教学目标】

1.知识与技能（1）认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。

（2）能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。

（3）初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、概括能力。

2.过程与方法

通过对落体运动的实验探究，初步学习使用变量控制法。

3.情感态度价值观

（1）通过实验探究落体运动的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望。

（2）调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。

（3）渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型──自由落体。

（4）培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。

（5）培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。

【重点难点】

1.对自由落体运动概念的认识和理解。

2.培养“观念→思考→推理→猜想→验证→归纳”的良好思维习惯。

【设计思想】

为了全面完成各项教学目标，本节教学设计以实验探索为主线，充分展现隐含在本节内

容中的科学探究方法和科学思维方式。首先，接着从生活经验和亚里士多德的观点出发，介

绍落体运动和伽利略的逻辑推理，使亚里士多德的理论陷入自相矛盾的境地，引起学生探究的兴趣。在此基础上进行硬币和纸片、两张纸片的演示实验，通过对实验结果的分析和讨论得出初步结论，验证伽利略的大胆推断和提出是什么因素影响物体下落得速度；再进一步通过演示“牛顿管”实验进一步验证设想。最后再由学生自主进行实验探究，利用打点计时器，记录自由落体运动的信息，引导得出自由落体运动的性质和规律，同时简单介绍频闪照相和传感器等探究方法；最后通过“测反应时间”的实验游戏体验自由落体运动及其规律，从而巩固学习效果。

【教学方法】

教师演示、引导，学生实验探究，讨论、交流，多媒体辅助。

【教学过程】

一、引入新课

我们已经学习匀变速直线运动的规律，下面我们一起来研究我们常见的运动──落体运动。简单复习匀变速直线运动规律：vt=v0+at，△s= aT2

设计说明：复习匀变速直线运动规律的目的是为得出自由落体运动规律做好铺垫。

二、进行新课

1.生活中的落体运动

教师提问引导：你知道哪些生活中的物体下落运动？

提问：根据生活经验，是重的物体下落的快还是轻的物体掉落得快？

进一步提问引导：是什么决定物体下落的速度？这个问题很早就有人开始探究了，让我们一起了解一下。

设计说明：观察生活中落体运动，得出和亚里士多德相同的观察结果，以便可以在后面的推理和实验中对学生产生深刻的印象。

2.探究落体运动介绍亚里士多德和他对落体运动的认识，强调他是通过观察得出的结论；

介绍伽利略关于落体运动的逻辑推理，引出亚氏说法中的矛盾；介绍伽利略对落体运动的大胆推断；

演示实验 1：老师操作：硬币和一张和硬币等面积展开的纸片同时从同一高度下落学生观察：硬币下落得快老师引导：这就是亚氏的观察结论

老师操作：硬币和一张和硬币等面积揉成团的纸片同时从同一高度下落学生观察：硬币和纸团几乎同时落地老师引导：亚氏的说法不正确一起总结：伽利略的推断得到了验证

演示实验 2：老师提问：既然物体下落的速度与物体的质量无关，那么如何解释生活中的现象呢？为什么果实下落得要比树叶快？

老师操作：两张一样的纸片展开同时由同一高度下落学生观察：两张纸片几乎下落得一样快老师操作：将其中一张纸片竖起来，再重复实验学生观察：竖起来的纸片下落的快

老师操作：将其中一张纸片揉成团再重复实验学生观察：揉成团的纸片下落得快

一起总结：空气阻力可能是影响物体下落快慢的原因演示实验 3：老师操作：将课前已经抽好气（学生不知道）的牛顿管展示给学生，看清管

内的羽毛和铁片老师提问：将牛顿管在竖直方向翻转过来，相当于铁片和羽毛同时从管的一

端由静止开始下落，你认为谁下落得快？学生回答：铁片下落的快老师操作：翻转牛顿管

学生观察：铁片和羽毛下落得几乎一样快

老师引导：解释管内空气已经被抽去，排除了空气阻力的干扰

老师操作：将牛顿管的阀门打开（请同学注意听），重复实验

学生观察：羽毛下落得要比铁片慢

3.自由落体运动概念：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。

注意：当空气阻力和物体重力相比较小时可以忽略不计，将物体的下落运动看成是自由

落体运动。

提问：如何研究自由落体运动，并确定其运动性质？

引导：研究匀变速直线运动的方法？根据我们的观察，我们期待自由落体运动是一个什么样的运动？需要测什么物理量？学生：使用打点计时器，在纸带上位移等。

4.自由落体运动的规律

教师引导：根据自由落体运动的性质，可以得出运动规律：

注意：初速度为零的匀加速直线运动规律的公式和推导均适用于自由落体运动。

三、小结

通过了解生活中的落体运动，引出亚里士多德对落体运动的错误说法。